conformado de metales
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1. Las laminas metlicas de espesores delgados fabricadas por laminacin en fro y
recocido empleadas en la manufactura de componentes mediante operaciones de estampado
profundo deben exhibir una Alta Resistencia al Adelgazamiento y, simultneamente, una
gran Ductilidad en el Plano de la Lmina.
a) Empleando el concepto de superficie de fluencia en esfuerzo plano, describir que
condiciones deben cumplirse en la dependencia con la orientacin de la resistencia para
lograr dicha combinacin de propiedades.
b) Desde el punto de vista metalrgico, como se debe procesar el acero de bajo C durante
la laminacin en fro y el recocido final para desarrollar la microestructura necesaria para
lograr dicha condicin.
c) Explicar, a partir de principios fsicos sencillos, cual es el origen de la propiedad
deseada en este tipo de material.
2. Describir y contrastar las caractersticas de las superficies de fluencia para materiales
isotrpicos y anisotrpicos.
3. La laminacin de placas y lminas, el doblado de lminas anchas, el enderezado de
las paredes de un tubo, el estirado de lminas y, en general, el procesamiento de formas planas
se lleva a cabo bajo condiciones mecnicas conocidas como Deformacin Plana. Demostrar
la equivalencia entre las trayectorias de carga para tensin plana y compresin plana y
describir que efecto tiene el grado de anisotropa normal sobre el comportamiento del
material bajo estas condiciones de carga.
4. En la siguiente figura se presenta la variacin del factor de Schmid (cosocoso) para cristales cbicos centrados en el cuerpo (BCC) en una proyeccin estereogrfica. El sistema
de deslizamiento activo cuando un cristal cuya orientacin con respecto a la carga impuesta
est dentro del tringulo es (-101)[111].
Para un cristal sometido a una carga de tensin paralela a la direccin [-123], calcular:
a) La cantidad de deformacin por corte obtenible durante deslizamiento sencillo. b) La orientacin del cristal al final del proceso de deslizamiento sencillo. c) Suponer que una de las caras laterales del cristal es el plano (210). Cual es la
nueva orientacin de esta cara despus de que el cristal a sufrido una deformacin
por corte de 6/4?
]111)[011(
Cristal BCC
]231[l
?
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5. Un cristal en forma de cilindro recto es comprimido normal a sus caras extremas (-123) y sufre deslizamiento en el sistema (-101)[111]. Calcular:
a) La cantidad de deformacin por corte obtenible durante deslizamiento sencillo. b) La orientacin del cristal al final del proceso de deslizamiento sencillo.
6. Discutir los resultados de los problemas 4 y 5 en trminos de los cambios de
orientacin que se dan durante la deformacin plstica.
1. La geometra de la zona de deformacin del proceso de laminacin se ilustra en la
siguiente figura siguiente. Derivar una expresin que permita calcular el ngulo de agarre
o mordida en funcin de la reduccin en espesor y el radio de los rodillos. Derivar una
expresin para h/L), el parmetro que define las dimensiones de la zona de deformacin
de este proceso. Describir la condicin fundamental que se tiene que cumplir para que un
planchn PUEDA ser laminado?
2. Una placa circular es comprimida por dados inclinados como se muestra en la figura.
El ngulo de los dados es pequeo y el proceso se lleva cabo bajo condiciones de friccin
deslizante en las superficies de contacto con coeficiente de friccin . Derivar la ecuacin
diferencial para la presin normal. Cual es el significado del caso
hl ho h1
R
e
L
Lp
2
hR
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3. Se tiene un cubo cuyas aristas tienen una longitud de 3.16. Cuando este cubo es
lubricado perfectamente y se aplica una carga de 400 ton sobre su cara superior, se observa
el inicio de la deformacin plstica. Calcular la fuerza que necesaria para causar deformacin
plstica si el flujo de material en TODAS las caras del cubo, excepto la cara superior, es
restringido por dados que generan fuerzas de 100 y 200 ton.
4. Compara las ventajas y desventajas de los ensayos de tensin, compresin uniaxial,
compresin plana y torsin para determinar la resistencia al flujo de un material en
condiciones tpicas de procesos de conformado mecnico.
5. En el caso de materiales metlicos dctiles severamente endurecidos por deformacin
la condicin lmite de estirado de alambres se alcanza cuando el esfuerzo de estirado d=,
donde d est dado por
y es la eficiencia del proceso de deformacin. Suponiendo que est dado por una ley de
endurecimiento potencial:
demostrar que la mxima reduccin en rea posible en un paso de estirado est dada por:
Determinar la mxima reduccin por estirado posible para: a) un material que no endurece
por deformacin; b) acero de bajo carbono recocido(n=0.26); c) cobre recocido (n=0.5).
1. La laminacin de placas y lminas, el doblado de lminas anchas, el enderezado de las paredes de un tubo, el estirado de lminas y, en general, el procesamiento de formas
planas, se lleva a cabo bajo condiciones mecnicas conocidas como Deformacin Plana.
Demostrar la equivalencia entre las trayectorias de carga para tensin plana y compresin
plana y describir que efecto tiene el grado de anisotropa normal (r) sobre el comportamiento
del material bajo estas condiciones de deformacin.
dd
1
nk
1exp1max nr
400 ton
200 ton
100 ton
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3. En procesos de deformacin usando canales convergentes se busca minimizar el
trabajo requerido para la operacin (wa) y maximizar la eficiencia del proceso () mediante
la seleccin de sistemas de lubricacin eficientes y estables y optimizando la geometra de la
zona de deformacin para la reduccin requerida. Describir los efectos de la geometra de la
zona de deformacin sobre la resistencia al flujo del material, la friccin y las deformaciones
por corte redundantes necesarias para causar flujo a travs del canal.
4. El proceso de estirado de alambres puede ser analizado empleando el esquema de la
figura A
Notar que xa es el efuerzo de estirado y xb es un esfuerzo de tensin trasera. El estado de
esfuerzos en un elemento representativo de la zona de deformacin se muestra en la figura
B. Suponiendo que p y x son uniformes, derivar una expresin analtica que permita calcular
xa y/o p en funcin de , , xb, Da y Db. Comparar esta expresin con el valor que se
obtiene para el esfuerzo de estirado considerando flujo uniforme a travs de una zona de
deformacin simple (un tringulo equiltero para una r=0.5) perfectamente lubricada (sin
friccin). Comentar.
Finalmente, suponiendo que el xa y el esfuerzo de flujo medio pueden expresarse mediante
las siguientes expresiones:
Calcular la mxima reduccin en rea que se puede aplicar sin peligro de fractura a un
alambre de acero de bajo C (K=760 MPa, n=0.19) empleando un dado con =6 y un sistema
de lubricacin caracterizado por un coeficiente de friccin de 0.1. Suponer que el criterio de
falla en estirado es:
pcos
psin
p
pcos
psin
dx/cos
pcos
psin
p
pcos
psin
pcos
psin
p
pcos
psin
dx/cos
1
n
KY
K
n
y
n
xa
yxa